Egy új kutatás szerint egyes kék szuperóriás csillagok összetétele azzal magyarázható, hogy egy nagy tömegű csillag és kisebb társuk összeolvadásával keletkeztek. Eszerint galaxisunk legfényesebb és legforróbb csillagai nem születnek, hanem készülnek.

Egy kék szuperóriás csillag illusztrációja. (ESA/Hubble, M. Kornmesser)

A kék szuperóriás állapot a forró, nagy tömegű csillagok életének egy rövid ideig tartó fázisa. Ennek ellenére elég sok kék szuperóriást ismerünk, és bár a nagy tömegű csillagok általában kettős- vagy hármas rendszerek tagjai, sok olyan szuperóriásról tudunk, amelyeknek nincs csillagtársuk. Erre magyarázatot adhat az az elmélet, amely szerint egyes kék szuperóriások úgy keletkeznek, hogy egy nagy tömegű csillag elnyeli a társát.

A James Webb-űrtávcső felvétele az SN 1987A szupernóva maradványáról. Egyes kutatások szerint a bonyolult anyagkidobódási mintázatot az hozta létre, hogy a szupernóva-robbanás elődcsillaga összeolvadáson ment keresztül. (NASA, ESA, CSA, Mikako Matsuura (Cardiff University), Richard Arendt (NASA-GSFC, UMBC), Claes Fransson (Stockholm University), Josefin Larsson (KTH))

A kutatók több ismert nagy tömegű csillagra, például az éta Carinae-ra és az SN 1987A szupernóva csillagára alkalmazták az elméletet, és kimutatták, hogy az összeolvadás magyarázhatja a csillagok szokatlan tulajdonságait. Athira Menon (Institute of Astrophysics of the Canary Islands) és munkatársai egy lépéssel tovább mentek, és egy szomszédos galaxis kék szuperóriás csillagainak különböző tulajdonságait kutatták.

A Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA) csillagfejlődési modellel vizsgálták az összeolvadáson átesett csillagok fejlődését, és összehasonlították az egyetlen csillagból származó kék szuperóriás csillagokat azokkal, amelyek összeolvadás során keletkeztek.

Egy 31,6 naptömegű csillag és egy 3,2 naptömegű csillag egyesülésének eredménye. (Menon et al. 2024)

Az összeolvadási elmélet szerint a kék szuperóriások egy nagy tömegű, fősorozat utáni és egy fősorozati csillagból álló kettőscsillag összeolvadásából keletkeznek. Ahogy a nagy tömegű csillag kitágul, anyagának egy részét átadja a társának, amely végül csapdába esik a nagyobb égitest légkörének kiterjedt külső rétegében. A kisebb csillag ezután a súrlódás és az árapályerők hatására mintegy „feloldódik” nagyobb társában, és az így létrejött égitest új fejlődési pályára áll.

A kutatócsoport megállapította, hogy az összeolvadások során keletkezett kék szuperóriások felszínén más a szénhez és az oxigénhez hasonló elemek mennyisége, mint az egyetlen csillagból létrejött szuperóriások felszínén. Összesen 59 kék szuperóriás csillagot vizsgáltak a Nagy Magellán-felhőben, amelyeket szén-, nitrogén- és oxigéntartalmuk alapján három csoportra osztottak.

A vizsgált csillagok (csillaggal jelölve) és a megfigyelt kék szuperóriások (háromszöggel jelölve). (Menon et al. 2024)

Az első csoportban a csillagok szénhez és oxigénhez viszonyított alacsony nitrogéntartalma az egy csillagból történő kifejlődés modelljeivel egyezett – ezek a csillagok a „valódi” kék szuperóriások, amelyek egyetlen csillagból alakultak ki. A második csoportban a csillagok mérsékelt nitrogén–szén és nitrogén–oxigén aránya magyarázható az egyetlen csillagból és az összeolvadásból történő kialakulással is. Az utolsó csoport, amely a vizsgált csillagok mintegy 40%-át tette ki, olyan arányokkal rendelkezett, amelyet az egycsillagos elmélet nem magyarázhat.

A kutatók figyelembe vették azokat az egyéb tényezőket is, amelyek szisztematikusan befolyásolják az eredményeket, és így arra jutottak, hogy a vizsgált 59 csillagnak több mint a fele összeolvadásból jött létre. Számos kék szuperóriás csillag tehát összeolvadás eredménye, így ez a modell hasznos eszköz lehet a világegyetemben található kék szuperóriások megértéséhez.

Az eredményeket közlő szakcikk a The Astrophysical Journal Letters című lapban jelent meg.

Forrás: AAS Nova